BIOENERGIA FUNDAMENTOS TECNOLOGIAS Y APLICACIONES

Contenido

Prólogo  
Agradecimientos  

CAPÍTULO 1
  
Introducción a la bioenergía y biocombustibles  

1.1 Definición de energía  
1.1.1 Energía en sistemas biológicos  
1.1.2 Medición y unidades de energía  
1.2 Energía en sistemas biológicos  
1.2.1 Tipos de energía en sistemas biológicos  
1.2.2 Procesos de transformación energética en organismos  
1.2.3 Importancia de la bioenergía en los ecosistemas  
1.2.4 Aplicaciones de la bioenergía en la producción de biocombustibles  
1.3 Comparación de la bioenergía con otras fuentes de energía  
1.3.1 Comparación de eficiencia y disponibilidad  
1.3.2 Impacto ambiental y sostenibilidad  
1.3.3 Aplicaciones y perspectivas futuras  

CAPÍTULO 2  

Termoquímica aplicada a los biocombustibles  

2.1 Introducción a la termoquímica y su aplicación en biocombustibles  
2.1.1 Definición de termoquímica y su relevancia en bioenergía  
2.1.2 Diferencia entre procesos exotérmicos y endotérmicos en biocombustibles  
2.1.3 Aplicaciones de la termoquímica en procesos bioenergéticos  
2.1.4 Variables clave en los balances de energía en procesos biológicos y termoquímicos  
2.2 Cambios de energía en las reacciones químicas  
2.2.1 Entalpía de reacción (?H)  
2.2.1.1 Interpretación del resultado  
2.2.1.2 Procesos endotérmicos (?H > 0)  
2.2.2 Energía libre de Gibbs (?G) y espontaneidad de las reacciones  
2.2.2.1 Criterios de espontaneidad  
2.2.2.2 Interpretación del resultado  
2.2.2.3 Importancia en la bioenergía  
2.2.3 Entropía (?S) y su influencia en la eficiencia de conversión  
2.3 Introducción a la termodinámica en biocombustibles  
2.3.1 Primer principio de la termodinámica: conservación de la energía en bioprocesos  
2.3.2 Segundo principio de la termodinámica: entropía y eficiencia en conversión de biomasa  
2.3.3 Tercer principio de la termodinámica: aplicación en producción de biogás y combustibles sintéticos  
2.3.4 Trabajo y calor en procesos de conversión de biomasa  
2.4 Termodinámica aplicada a la conversión de biomasa  
2.4.1 Balances de energía en gasificadores y reactores de combustión  
2.4.2 Intercambio de calor en procesos bioenergéticos  
2.5 Química sin oxígeno: procesos anaeróbicos y reductivos  
2.5.1 Diferencias entre reacciones aeróbicas y anaeróbicas  
2.5.2 Reducción y oxidación en la producción de biogás  
2.5.3 Fermentación y producción de bioetanol en condiciones anaeróbicas  
2.6 Calor específico y capacidad calorífica  
2.6.1 Definición y relación con la conversión energética de biomasa  
2.6.2 Cálculo de calor específico de biocombustibles sólidos, líquidos y gaseosos  
2.6.3 Determinación de la capacidad calorífica en procesos de combustión y fermentación  
2.6.4 Impacto del contenido de humedad en la eficiencia de combustión de biomasa  
2.6.5 Modelado térmico en sistemas de conversión de biomasa  
2.7 Autoevaluación del capítulo 2  

CAPÍTULO 3 

Bioenergía 
 
3.1 Definición de bioenergía  
3.1.1 Concepto fundamental  
3.1.2 Influencia del ciclo de carbono en la bioenergía  
3.1.3 Clasificación de la biomasa  
3.1.4 Procesos de conversión energética  
3.1.5 Factores de sostenibilidad  
3.2 Historia de la bioenergía  
3.2.1 Los primeros usos de la biomasa  
3.2.2 La Revolución Industrial y la transición energética  
3.2.3 Era contemporánea: innovación y sostenibilidad  
3.3 Importancia de la bioenergía  
3.3.1 Seguridad energética  
3.3.2 Beneficios ambientales  
3.3.3 Impulso económico y social  
3.4 Ventajas y limitaciones de la bioenergía  
3.4.1 Ventajas de la bioenergía  
3.4.1.1 Mitigación de emisiones de gases de efecto invernadero (GEI)  
3.4.1.2 Contribución al desarrollo rural  
3.4.2 Limitaciones de la bioenergía  
3.4.2.1 Competencia con la producción de alimentos  
3.4.2.2 Impactos medioambientales asociados  
3.4.2.3 Eficiencia energética limitada en ciertas tecnologías  
3.5 Rol de la bioenergía en la transición energética  
3.5.1 Bioenergía y la generación de electricidad  
3.5.2 Bioenergía en el transporte  
3.5.2.1 Bioenergía en otros sectores industriales  
3.6 Autoevaluación del capítulo 3  

CAPÍTULO 4 

Crecimiento bacteriano 
 
4.1 Fases del crecimiento bacteriano  
4.1.1 Fase de latencia  
4.1.2 Fase exponencial  
4.1.3 Fase estacionaria  
4.1.4 Fase de declive  
4.2 Factores que afectan el crecimiento bacteriano  
4.2.1 Factores físicos  
4.2.2 Factores químicos  
4.2.3 Factores biológicos  
4.3 Importancia del crecimiento bacteriano en la bioenergía  
4.3.1 Producción de biogás  
4.3.2 Producción de biocombustibles líquidos  
4.3.3 Aplicaciones innovadoras en bioenergía  
4.4 Métodos de monitoreo y optimización del crecimiento bacteriano  
4.4.1 Técnicas de monitoreo  
4.4.2 Estrategias de optimización  
4.4.3 Tecnologías emergentes en monitoreo  
4.5 Autoevaluación del capítulo 4  

CAPÍTULO 5  

Biomasa 
 
5.1 Definición de biomasa  
5.1.1 Importancia de la biomasa en el contexto global  
5.1.2 Categorías de biomasa según su origen  
5.1.3 Potencial de la biomasa para la mitigación del cambio climático  
5.2 Tipos de biomasa  
5.2.1 Clasificación por función de la energía  
5.2.1.1 Residuos forestales  
5.2.1.2 Desechos agrícolas  
5.2.1.3 Plantaciones energéticas  
5.2.1.4 Desechos industriales  
5.2.1.5 Desechos urbanos  
5.2.2 Tipo de biomasa por nivel de humedad  
5.2.2.1 Biomasa seca  
5.2.2.2 Biomasa húmeda  
5.3 Características de la biomasa  
5.3.1 Composición física  
5.3.2 Composición química  
5.3.2.1 Poder calorífico y densidad aparente  
5.3.3 Composición y combustión de la madera  
5.4 Proceso de combustión  
5.5 Cultivos energéticos  
5.5.1 Características de los cultivos energéticos  
5.5.2 Ventajas de los cultivos energéticos  
5.5.3 Desventajas en el desarrollo de cultivos energéticos  
5.6 Propiedades de la biomasa  
5.6.1 Propiedades físicas  
5.6.2 Propiedades químicas  
5.6.3 Propiedades térmicas  
5.6.3.1 Poder calorífico  
5.6.3.2 Temperatura de ignición  
5.6.3.3 Influencia en la eficiencia térmica  
5.7 Ciclo de vida de la biomasa  
5.7.1 Etapas principales del ACV de la biomasa  
5.7.2 Beneficios del ACV aplicado a la biomasa  
5.8 Producción de biomasa  
5.8.1 Etapas principales en la producción de biomasa  
5.8.2 Cálculo para crecimiento de biomasa  
5.8.2.1 Biomasa en suspensión (microalgas, bacterias, levaduras)  
5.8.2.2 Biomasa sólida (cultivos energéticos, residuos forestales, plantas terrestres)  
5.8.2.3 Biomasa heterogénea (residuos orgánicos, compost, desechos agrícolas)  
5.8.3 Factores que afectan la producción de biomasa  
5.9 Autoevaluación del capítulo 5


CAPÍTULO 6
  
Biocombustibles  
6.1 Definición de biocombustibles  
6.1.1 Propiedades fundamentales  
6.1.2 Contexto histórico y actual  
6.2 Balance energético  
6.2.1 Conceptos básicos y relevancia del balance energético  
6.2.2 Factores que influyen en el balance energético  
6.3 Obtención de biocombustibles (métodos termoquímicos y químicos)  
6.3.1 Métodos termoquímicos  
6.3.1.1 Combustión  
6.3.1.2 Gasificación  
6.3.1.3 Pirólisis  
6.3.1.4 Licuefacción  
6.3.2 Métodos químicos  
6.3.2.1 Transesterificación  
6.3.2.2 Reformado catalítico  
6.4 Carbón vegetal  
6.4.1 Métodos de producción de carbón vegetal  
6.4.1.1 Activación física y química del carbón vegetal  
6.4.1.2 Pirólisis para la obtención de carbón vegetal  
6.4.1.3 Gasificación y producción secundaria de carbón vegetal  
6.4.2 Propiedades fisicoquímicas del carbón vegetal  
6.4.3 Aplicaciones y retos del uso de carbón vegetal  
6.4.3.1 Aplicaciones  
6.4.3.2 Retos  
6.5 Pellets y briquetas  
6.5.1 Proceso de producción de pellets y briquetas  
6.5.1.1 Preparación de la biomasa  
6.5.1.2 Compactación  
6.5.1.3 Procesos térmicos complementarios  
6.5.1.4 Tratamientos térmicos y químicos  
6.5.2 Propiedades fisicoquímicas  
6.5.3 Aplicaciones y retos  
6.5.3.1 Aplicaciones  
6.5.3.2 Retos  
6.6 Biodiésel  
6.6.1 Especificaciones del biodiésel  
6.6.2 Propiedades adicionales  
6.6.3 Materias primas para el biodiésel  
6.6.3.1 Aceites vegetales  
6.6.3.2 Grasas animales  
6.6.3.3 Ace